VIDEO: Prva životinja na svetu koja je preživela izlaganje elektronskom mikroskopu

Uslovi u kojima je sniman film (tačnije uslovi u kojima se našao objekat snimanja) su takvi da bi ubili bilo koje živo biće. Uprkos toj činjenici, zvezda spektakla je sasvim živa – može se primetiti kako pomera noge, i posle završenog snimanja jednostavno je otpuzala dalje, ne ozleđena. To je krpelj, i predstavlja prvu životinju (ako prihvatate činjenicu da je krpelj životinja) koja je snimljena skenirajućim elektronskim mikroskopom.

Sa ovim mikroskopima je moguće napraviti fotografije najsitnijih prizora života: zrnca polena, nožice insekata i ćelije koje sačinjavaju kompleksne organizme. Međutim, nisu specijalno dobri za gledanje živih bića dok su još živa.

Kreplj pod elektronskim mikroskopom

Ovi mikroskopi poznatiji pod skraćenicom SEM koriste usmereni zrak elektrona, koji prodire kroz posmatrani uzorak. Zavisno od oblika predmeta i njegovog sastava, elektroni se rasipaju, odbijaju i apsorbuju na različite načine. Mikroskop sakuplja informacije o rasipanju elektrona i koristi ih da sastavi sliku o predmetu koji proučavamo. Ceo proces se sprovodi u vakumu, jer bi vazduh deformisao oblik elektronskog snopa. Sem toga, uzorak koji pokušavao snimiti mora biti tretiran, što često podrazumeva sušenje, bojenje i posebno nameštanje. Često, uzorci su postavljeni u metalnu oblogu, kao što je zlato, što pomaže da se dobije jasnija slika.

Imajući u vidu sve ove preduslove za dobar snimak koristeći SEM mikroskope, postaje jasno zašto živim organizmima nije baš najbolje tokom snimanja. Međutim, video pokazuje da se krpelj sasvim u redu.

Jasušito Išikagi (Ishigaki Yasuhito) sa Kanazava medicinskog univerziteta u Japanu je sasvim slučajno otkrio izuzetnu otpornost krpelja, kada je našao ovog insekta u komori za sušenje, povezanoj sa vakum pumpom. U uslovima, skoro, apsolutnog vakuma krpelj je preživeo više od 30 minuta.

Išikagi je odlučio da se pozabavi sa fenomenom i sakupio je uzorak od 20 krpelja (Haemaphysalis flava) i postavio u njegov SEM. Nije ih pripremao na bilo koji specijalan način, sem što ih je postavio na malo električno provode trake. Nije se zamarao sa metalnim oblaganjem jer je od pre znao da su naučnici uspešno snimali mrtve krpelje bez te oplate.

Insekti su preživeli. Jedan od jasnih znakova života jeste i mrdanje nogama tokom snimanja. Kad ih je japanski naučnik izvadio iz mikroskopa, nastavili su da šetaju kao da ništa nije bilo.

Snop elektrona je, ipak, ostavio svoj trag. Bez obzira što su svi krpelji preživeli, barem sledeća dva dana, oni u prirodi bez izlaganja (mikroskopu) mogu preživeti nekoliko nedelja. Ni izlaganje vakumu nije toliko opasno za njih. Po svemu sudeći pomeranje nogama je bio pokušaj da se sklone od snopa elektrona koji ih je bombardovao.

Još od sedamdesetih godina 20. veka naučnici su koristili SEM uređaje da proučavaju krpelje i ostale paučnjake, i na osnovu tih istraživanja naučnici su sve bolje razumeli kao se ovi organizmi kreću.

Tardigrada (duoživac)

Međutim, ono što je najvažnije, eksperiment je potvrdio da krpelji imaju veliku mogućnost preživljavanja u najtežim mogućim uslovima. Ranije se smatralo da nemaju ovako izraženu izdržljivost. Sam Išikagi piše: „Bilo je opšte uverenje da ni jedna životinja ne može živeti u vakumu.“ Bakterije i lišajevi mogu da prežive u vakumu, ali za ostale organizme je to bila sigurna smrt. To je bilo tačno sve do 2008. godine, kada su organizmi pod imenom tardigrada (dugoživci) bili izloženi surovosti golog svemira i preživeli. Ovi sitni organizmi (nekoliko mikorna do 1 mm dužine) su u stanju da prežive najteže uslove dehidratacijom sopstvenog tela i ulaženjem u stanje hibernacije koje se u žargonu zove „bure“.

Nasuprot ovakvoj strategiji preživljavanja. krpelji koje je Išikagi testirao nisu izgubili vodu i pokretali su se, a opet su preživeli izlaganje vakumu. Nije da krpeljima ne treba vazduh: neke od hemikalija koji se koriste za njihovo suzbijanje, direktno napadaju disajne puteve kod ovih paučnjaka. Zbog toga nameće se zaključak da su malecki krpelji sposobni da funkcionišu dugo vremena bez vazduha i to bez loših posledica.

Referenca: Ishigaki, Nakamura, Oikawa, Yano, Kuwabata, Nakagawa, Tomosugi & Takegami. 2012. Observation of Live Ticks (Haemaphysalis flava) by Scanning Electron Microscopy under High Vacuum Pressure. PLoS ONE http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0032676

Novi nosilac informacija – neutrino

Grupa naučnika, predvođena istraživačima sa državnog univerziteta Ročester iz severne Karoline (Rochester, North Carolina State University) su po prvi put uspeli da pošalju poruku koristeći snop neutrina – čestice koje skoro nemaju masu i koje se kreću brzinom koja je bliska brzina svetlosti. Poruka je poslata kroz 240 metara kamena, a u njoj je jednostavno pisalo: „Neutrino“.

Izvor: Univerzitet Ročester

„Korišćenje neutrina, ka nosioca informacije, bi omogućilo komunikaciju između bilo koje dve tačke na planeti Zemlji, bez satelita ili kablova.“ kaže Den Stencil (Dan Stancil), profesor elektrotehnike pri pomenutom univerzitetu i vodeći autor rada koji opisuje istraživanje. „Sistem komunikacije koje se bazira na korišćenju neutrina bi bio mnogo komplikovaniji nego postojeći sistemi, ali bi mogao imati važne strateške upotrebe.“ (šta god to značilo – verovatno je mislio na konkretne i praktične primene)

Mnogi su razmatrali mogućnost da se neutrini iskoriste za potrebe komunikacije, zbog jedne značajne osobine: oni su u stanju da prodru kroz skoro bilo koju materiju. Ako bi se ova tehnologija upotrebila na podmornicama, na primer, onda bi one komunicirale sa okruženjem na velikom rastojanju, kroz vodu. Sa sadašnjim sistemima to nije nemoguće, ali je poprilično teško. Sem toga, ako bismo poželeli da komuniciramo sa nekim koji se nalazi u svemiru na tamnoj strani meseca, to bismo mogli sprovesti bez ikakvih prepreka.

 „Naravno, trenutna tehnologija podrazumeva korišćenje velikog broja visoko tehnoloških aparata i uređaja, da bismo ostvarili komunikaciju koristeći neutrine, pa je to trenutno čini nepraktičnom.“ kaže Kevin Mek Farland (Kevin McFarland) profesor fizike na Ročester univerzitetu, koji je učestvovao u eksperimentu. „Međutim, prvi korak ka praktičnom korišćenju neutrina u komunikaciji jeste demonstracija, koji smo mi sproveli.“

 Naučnici koji su pokazali da je neutrino moguće koristiti u komunikacijskim sistemima su sproveli svoj test u Fermilab-u (Fermi National Accelerator Lab), koja se nalazi u blizini Čikaga (Chicago). Svoja istraživanja grupa je objavila i žurnalu Modern Phisics Letters A.

U samom Fermilab-u istraživači su imali pristup dvema važnim komponentama. Prva je najsnažniji ubrzivač čestica, koji proizvodi zrake neutrina velike snage. To se postiže ubrzavanjem protona u kružnom tunelu dugačkom oko 4 km, da bi se potom sudarili sa metom načinjenom od ugljenika. Drugi važni uređaj je detektor MINERvA, koji se nalazi u pećini 100 metara ispod zemlje.

Sama činjenica da su potrebni ovakvi uslovi da bi se sprovela komunikacija koristeći neutrine nagoveštava da predstoji još puno posla u razvoju tehnologije, da bi ista postala praktična za  upotrebu.

Komunikacijski test je sproveden u vremenskom okviru od 2 sata, kada je akcelerator radio na 50%  maksimalnog intenziteta rada, zbog regularnog isključivanja, koji je sledio po rasporedu. Tokom tog perioda, sistem MINERvA je uobičajeno prikupljala podatke, a u isto vreme sproveden je sam komunikacijski test.

Većina posredne komunikacije se danas sprovodi slanjem i primanjem elektromagnetskih talasa. Tako rade naši radio uređaji, mobilni telefoni i televizori. Međutim, elektromagneti talasi ne prolaze lako kroz svaku vrstu materije. Ovi talasi bivaju relativno lako blokirani velikim vodenim zapreminama i planinama, kao i određenim brojem ostalih tečnosti i čvrstih tela. Neutrini, sa druge strane, lako prolaze kroz celu planetu. Zbog činjenice da su elektro neutralni (nemaju naelektrisanje) i skoro da nemaju masu, oni ne trpe bilo kakav uticaj od magnetnih sila i nisu pod značajnim uticajem gravitacije. To su razlozi njihovog virtualno neometanog kretanja u bilo kom pravcu i smeru.

Poruka koju su naučnici poslali koristeći neutrine je prvo prevedena u binarni kod. Drugim rečima, sama reč „neutrino“ je predstavljena kao serija jedinica i nula. „Jedinica“ je predstavljena slanjem grupe neutrina, a „nula“ je predstavljena pauzom u slanju neutrina. Neutrini su poslati u velikim grupama, jer oni lako izbegavaju interakciju sa okolnom materijom. To praktično znači da MINERvA detektor uspešno detektuje smo 1 od 10 milijardi neutrina koji prođu kroz sistem samog uređaja. Kompjuter primećene neutrine pretvara iz binarnog zapisa u engleski, i reč „neutrino“ je uspešno primljena.

 „Neutrino su predstavljali značajan „alat“ prilikom našeg izučavanja atomskog jezgra i univerzuma“, kaže Debora Haris (Deborah Harris), menadžer projekta Minerva, „ali još mnogo toga moramo ispitati pre nego što komunikacija bazirana na korišćenju neutrina postane efikasna i upotrebljiva“

Projekat Minerva je internacionalna saradnja nuklearnih fizičara sa 21 instituta koji izučavaju ponašanje neutrina, koristeći detektor koji se nalazi u Fermilab-u, pored Čikaga. Ovo je prvi eksperiment u svetu koji koristi visoko energetske zrake zarad ispitivanja interakcije neutrina sa jezgrama pet različitih materijala. Na ovaj način je sprovedena prva uporedna analiza ovih interakcija. Eksperiment će pomoći da se upotpuni spoznaja o neutrinu i omogući će da se bolje razumeju rezultati budućih eksperimenata.

Oblaci iznad nas su, možda, posledica kosmičkih zraka

Skorašnji eksperimenti koje sprovode fizičari pokušavaju da ispitaju povezanost promene klime sa „bombardovanjem“ radijacije iz svemira.

nogući scenario nastanka oblaka, kao posledica aktivnosti kosmičkih zraka

Ideja je intrigantna i pomalo neobična: „kosmički zraci“ iz dalekog i dubokog svemira bi mogli biti odgovorni za formiranje oblaka u Zemljinoj atmosferi i promenu klime. Pa, opet, naučnici iz instituta CERN (Evropska laboratorija za istraživanje velikih energija u Ženevi), su našli početni dokaz za takvu hipotezu.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature, predstavlja tek preliminarne rezultate, ali to daje dovoljno materijala za dugoročno istraživanje uticaja svemirske radijacije na promenu klime na Zemlji.

Kosmički zraci su uglavnom protoni sa velikom energijom, koji prolaze, skoro, kroz celu atmosferu. Izvor: astro.uchicago.edu

Već jedan vek unazad, naučnici imaju spoznaju da naelektrisane čestice iz svemira konstanto naleću na Zemljinu atmosferu. Ova kosmička radijacija, se uglavnom sastoji od protona koje su „ispalile“ super nove. Kako protoni prolaze kroz atmosferu, mogu jonizovati različite čestice, a među njima i one koje nisu tako dobre za nas, otrovne. Rezultat prolaza kroz atmosferu je nastajanje sitnih kondenzovanih kapljica koje se u velikom broju zovu aerosol. Tada, moguće je formiranje oblaka oko aerosola.

Ima još promenljivih u ovoj priči oko nastajanja oblaka.

Količina svemirskog zračenja koja dođe do Zemlje zavisi i od Sunca. Kada  Sunce emituje veće količine radioaktivnog zračenja, nastaje magnetno polje koje u tom periodu štiti našu planetu od spoljnog zračenja. Drugačije rečeno, kada je aktivnost Sunca u nekom svom minimumu, više zračenja dolazi do Zemlje sa ostalih izvora.

Zračenje koje dolazi sa Sunca, takođe, ima važan uticaj na nivo izloženisti kosmičkim zracima

Iznesene činjenice su opšte prihvaćene, ali postavlja se pitanje da li kosmičko zračenje ima važan uticaj na klimu planete?

Još od kraja prošlog veka, neki su sugerisali ideju, da je povećana aktivnost Sunca, u stvari, ta koja ne valja. Zbog manjka kosmičkih zraka manja je i „proizvodnja oblaka“ u našoj atmosferi, što daje veću izloženost Suncu, a to za konačnu posledicu daje veći nivo zagrevanja planete. Drugi kažu da nema statističkog dokaza postojanja ovakvog efekta.

 Polarizovano sočivo

„Previše je razdvojenosti u stavovima, a prema mom mišljenju postoji veliko i važno područje našeg poimanja stvarnost gde je naše znanje vrlo skormno, barem u ovom trenutku.“ kaže Džasper Kirkbi (Jasper Kirkby), fizičar pri CERN-u. Posebno ističe važnost malih, kontrolisanih istraživanja čiji je cilj da se utvrdi tačan efekat kosmičkih zraka na hemiju atmosfere.

Da bi to još bolje spoznali, Kirkbi i njegov tim su odlučili da deo Zemljine atmosfere spuste na samu površinu, u okviru eksperimenta koji se zove Cosmic Leaving Outdoor Droplets (CLOUD – u prevodu OBLAK). Napravili su specijalnu komoru, koju su popunili sa vazduhom velike čistoće (što bliže idealnoj smesi gasova koji čine vazduh – Azot N, kiseonik O, i ugljen-dioksid CO2) i gasovima za koje se veruje da kreiraju oblake: vodena para, sumpor dioksid (SO2), ozon (O3) i amonijak (NH3).  Bombardovali su unutrašnjost komore sa protonima koji se koriste i u eksperimentu sa velikim hadronskim sudaračem (LHC – Large Hadron Collider). Kako sintetički kosmički zraci prolaze kroz atmosferu komore, naučnici prate promene koje se dešavaju unutar nje.

Autor i njegovo delo - Kirkbi i komora koja je specijalno izrađena za potrebe eksprimenta CLOUD

Prvi rezultati ukazuju da na to da kosmički zraci proizvode promenu. Deluje da visoko energetski protoni pospešuju stvaranje čestica veličine nano metra (10-9). Merenja su pokazala da posle izloženosti protonima, broj takvih čestica biva povećan i preko 10 puta. „Međutim“, Kirkbi dodaje, „te čestice su premale da bi poslužile kao „seme“ za stvaranje novih oblaka. Trenutno, to ne daje ikakvu informaciju o mogućnosti stvaranja oblaka zbog uticaja kosmičkih zraka, ali predstavlja važan prvi korak.“ dodaje on.

Naučnici koji zastupaju oprečne ideje o posledicama kosmičkih zraka na klimu, nalaze da su dobijeni rezultati vrlo korisni, ali i dalje izvlače različite zaključke na osnovu njih.

„Naravno, ima još mnogo stvari koje treba istražiti,“ kaže Henrik Svensmark (Henrik Svensmark), fizičar pri Tehničkom univerzitetu Danske u Kopenhagenu, koji tvrdi da postoji veza između kosmičkog zračenja i promene klime.

Drugi se ne slažu.

Eksperiment CLOUD „ne potvrđuje vezu“, protivi se Majk Lokvoud (Mike Lockwood), fizičar koji se bavi istraživanjem svemira i fizikom ekologije, pri univerzitetu u Redingu u Engleskoj, koji je vrlo skeptičan. Lokvud kaže da brzina nastajanja nano čestica nije dovoljna da bi bila značajna u odnosu na druge procese koji formiraju oblake.

„Smatram da je ovo eksperiment koji je značajan i koji je trebao ranije da se obavi“, kaže Pirs Forster (Piers Forster), klimatolog na unverzitetu Leeds, koji je istraživao vezu između kosmičkih zraka i klime za poslednji naučni Internacionalni skup o klimatskim promenama. Za sada, „eksperiment postavlja više pitanja, nego što daje odgovore.“

Kirkbi se nada da će eksperiment dati odgovor na pitanje o uticaju kosmičkih zraka. U narednim godinama, kaže on, njegova grupa planira da sprovede eksperiment sa većim česticama u komori i nadaju se da će u nekom trenutku proizvesti veštačke oblake u njenoj unutrašnjosti. „Predstoji ceo niz merenja koji će potrajati, skoro, sledećih pet godina“, tvrdi on, „Ali, kada se jednom izvrše, zaokružićemo problematiku, na ovaj ili onaj način.“

Ako vas tema interesuje, možete poslušati i videti samog Kirkbija kako objašnjava osnove sprovednog eksprimenta.

Da li je neutrino brži od svetlosti?

Zadnjih 5-6 dana interent bruji od jedne vrlo intrigante vesti:

Neutrino je čestica koja može da se kreće brže od svetlosti!

Prema važećim teorijama, nema te stvari ili pojave koja može da se kreće brže od svetlosti. Tako je bilo sve do sada.

Međutim, novosti i otkrića u nauci (to izgelda svi zaboravljaju), nemaju tako nagle skokove, kao što ovakava vest nudi. Mukotrpan proces potvrde ovog otkrića (ili bilo kog drugog) je tek pred naučnom javnošću. Mora se voditi računa o činjenici da se tokom merenja možda potkrala sistematska greška, do sada, još uvek nepozanta.

Ovo nije prvi put da se dolazi do rezultata koji potvrđuju kretanje brže od brzine svetlosti. U Americi i Japanu sproveđeni su slični ogledi i pre, ali se uparno dolazilo do zaključka da je merenje negde u nekom trenutku bilo felerično. Japanski istraživači su, čak, došli do brzina koje su mnogo veće od brzine svetlosti. Ispostavilo se da je tu bilo još nešto veliko – greška!

Antonio Ereditato jednostavnim jezikom objašanjava šta je suština vesti koja je zainteresovala širu poplaciju, a ne samo naučnu.

Poslušajte šta čovek kaže…

Da li je neutrino brži od svetlosti? Može biti, a i ne mora…

Noć istraživača

www.nocistrazivaca.rs

www.nocistrazivaca.rs

Uveče, 23. septembra 2011, kada ce se u Beogradu obeležiti Noć istraživača, biće održana manifestacija koja se krajem septembra svake godine, organizuje u celoj Evropi. Te noći glavni zadatak istraživača postaje promocija i popularizacija nauke.

Na potezu Knez Mihailova – Plato – Vasina ulica, u Beogradu, biće organizovano niz dešavanja u periodu od 18 do 24h:  U šetnji sa naukom („hands on“ eksperimenti iz deset naučnih oblasti), Sastanak na brzaka (neposredni razgovor istraživača i posetilaca), Naučni kafe (u Plato-u će karta pića biti ispisana jezikom hemijskih formula), itd.

Sem u Beogradu, ova manifestiacija će se održati i u sledećim gradovima: Novi Sad, Zrenjanin i subotica. Na sajtu se nalaze programi i za ostale gradove. Nauka i istraživanje kroz ovu manifestaciju dobijaju još malo reklame i popularizacije, a za sve ućesnike može biti još jedno tematsko veče vredno posete.